IHT в спорте: обзор адаптации и подготовки спортсменов

IHT в спорте рассматривается в обзоре исторических исследований подготовки спортсменов. Материал охватывает нормобарическую тренировку, горную адаптацию и индивидуальные реакции на гипоксию.

Кратко о публикации

• Рассматриваются гипоксические стимулы, переносимость нагрузок и сочетание IHT с обычной спортивной тренировкой.
• Выводы основаны на цитируемых исследованиях, а не на новой выборке с единым протоколом.
• Результаты зависят от подготовки, состояния здоровья и характеристик гипоксического воздействия.

IHT в спорте: данные публикации

Олимпиада 1968 года проходила в Мехико на высоте 2290 м над уровнем моря. После неё взгляд на горную тренировку изменился. Её стали рассматривать не только как подготовку к соревнованиям в горах. В ней увидели средство повышения функциональных резервов и адаптированности для последующих выступлений на уровне моря.

Организовать полноценные учебно-тренировочные сборы в горах бывает сложно. Аренда помещений и транспорт требуют больших затрат. Особенно важно, что адаптация требует длительного пребывания в горах. Эти трудности побуждают искать замену горным условиям.

Требования на чемпионатах мира, Олимпийских играх и национальных чемпионатах постоянно растут. Тренеры и специалисты спортивной медицины ищут способы повысить общую и специальную работоспособность спортсменов. Первая Олимпиада была проведена в 1896 году в Афинах. С 1900 года наблюдается развитие технологий в олимпийском спорте. Вначале происходило развитие понятия эргометрии (эргометрия − греч. ergon «работа» + metreō «мерить, измерять») − проявление физиологических факторов в показателях внешне выполняемой работы. Далее было сформулировано понятие эргогенетика – это любые средства, которые приводят к повышению работоспособности.

Спортивная подготовка и резервные возможности

За 100 лет олимпийского движения спортсмены перебрали почти все варианты изменения внешней работы. Для получения эргогенного эффекта меняли паузы, отдых, вид упражнений, режим и продолжительность. Эпоха эргометрических методов тренировки закончилась. Наступила новая эпоха поиска необычных эргогенных средств, способных вызвать рост спортивных рекордов (т.е. добиться выраженного эргогенного эффекта) [3].

Возникает проблема поиска и разработки эргогенных средств и их комбинаций с более ранними эргометрическими методами для дальнейшего роста спортивных достижений. Для этой цели в спорте необходимо проводить специальные исследования.

«Раскрутка» их занимает 5-6 лет, полная адаптация − 15 лет и заканчивается стабилизацией достижений. А далее надо искать новые необычные средства (рис. 1).

В прошлом столетии авторы выделяют две эпохи. До 50-х годов преобладали длительные и повторные тренировки. Затем стали применять интервальную тренировку. Будущее – это поиск новых, необычных сочетаний (новых эргогенных средств со старыми эргометрическими). В числе новых эргогенных средств применяются различные варианты гипоксической подготовки, включая широкое применение различных средств, способных развитию физиологических навыков и качеств.

Интервальная гипоксическая тренировка (ИГТ) активно используется в качестве эффективного лечебного средства во многих учреждениях России, ближнего и дальнего зарубежья.

Клинические применения гипоксической тренировки

ИГТ используется в качестве лечебного средства наиболее распространенных заболеваний дыхательных путей и легких, сердечно-сосудистой системы, хронических гинекологических, эндокринных заболеваний, а также в качестве средства, повышающего аэробную производительность у спортсменов высокой квалификации [2, 9, 10, 14].

Метод гипокситерапии не является методом лечения или профилактики какого-то специфического заболевания. ИГТ направлена на повышение неспецифической резистентности организма. С ней авторы связывают лечебные и профилактические эффекты при многих заболеваниях. Они также отмечают устойчивость к неблагоприятным воздействиям и рост физической и умственной работоспособности.

Вызванные снижением напряжения кислорода в артериальной крови срочные реакции организма на гипоксию обусловлены усилением импульсации хеморецепторов. Импульсы поступают в продолговатый мозг, затем — в ретикулярную формацию и вышележащие отделы мозга. Усиливаются дыхание и кровообращение. Из депо выходят эритроциты, в кровь поступают гормоны (рис.2) [5, 6].

Адаптация к краткосрочному снижению парциального давления кислорода (РO ) осуществляется преимущественно физиологическими механизмами. Первой на снижение РO реагирует функциональная система дыхания, объединяющая внешнее дыхание, кровообращение, дыхательную функцию крови, тканевое дыхание. Увеличиваются дыхательный объём и лёгочная вентиляция. Учащение сердечных сокращений повышает минутный объём кровообращения. Рефлекторный выброс эритроцитов из депо увеличивает содержание гемоглобина в крови. Растёт её кислородная ёмкость. В тканях активизируется утилизация кислорода. Эти реакции поддерживают доставку кислорода артериальной кровью к тканям на уровне, близком к нормоксическому. Они способствуют утилизации кислорода и предупреждают тканевую гипоксию.

Адаптация к длительной гипоксии

Краткосрочную адаптацию к гипоксии запускают физиологические механизмы. При длительном снижении РO ускоряются транскрипция и трансляция генов эритропоэтина, миоглобина и гемоглобина. Это касается также белков дыхательных ферментов митохондрий [1, 5, 13].

Начальные проявления гипоксии нагрузки (гиперметаболической гипоксии) вызываются несоответствием доставки кислорода к митохондриям при повышающейся в нем потребности. Вследствие развития гипоксии в отдельных участках ткани, удаленных от капилляров, происходит переключение на гликолитические источники энергии. Повышается содержание лактата и снижается pH в усиленно функционирующих тканях. Таким образом, первым звеном в патогенезе нагрузки является тканевая гипоксия.

Адаптация к гипоксии нагрузки, как и ее патогенез, имеет свои особенности. В результате усиления импульсации от проприорецепторов (механорецепторов работающих мышц), вызывающих возбуждение коры головного мозга, его нижерасположенных отделов, происходят увеличение МОД, МОК, скорости доставки кислорода к тканям, активация процесса окислительного фосфорилирования в митохондриях [5].

Особую роль в срочной адаптации играют катехоламины и тиреоидные гормоны (их содержание увеличивается при мышечной деятельности), которые оказывают влияние на все звенья функциональной системы дыхания, митохондриальное дыхание и повышают аэробную производительность.

Гипоксия при мышечной работе

Развивающаяся в первые секунды усиленной деятельности локальная тканевая гипоксия может служить стимулом для образования индуцируемого гипоксией фактора (HIF -1), ускоряющего транскрипцию и трансляцию генов синтеза эритропоэтина.

Следует подчеркнуть особенности распределения кровотока при физической нагрузке. Во время напряженной мышечной деятельности около 80% всего кровотока, а с ним кислорода и субстратов для биосинтеза поступают к тканям. Это создает самые благоприятные условия для синтеза в них строительных белков. Таким образом, в процессе длительной спортивной тренировки в результате адаптации к гипоксии нагрузки увеличиваются масса скелетных мышц и масса сердечной мышцы.

Многократно повторяющееся прерывистое либо раздельное, либо сочетанное действие на организм гипоксии двух типов − гипоксической и гиперметаболической − вызывает адаптацию организма к обоим типам гипоксии, способствует более значительному повышению работоспособности, чем адаптация к одному из них. Это сочетание обеспечивает повышение анаэробной производительности организма, что существенно для спортивной деятельности.

С 1989 года по предложению А.З. Колчинской нормобарическая интервальная гипоксическая тренировка стала проводиться на фоне непрекращающегося тренировочного процесса в условиях естественной спортивной деятельности команд и был предложен комбинированный метод гипоксической тренировки, позволяющий заменить тренировочный процесс в горах. Исследования выполнялись с 1989 по 1998 год А.З. Колчинской, Т.Н. Цыгановой, Е.Н. Ткачук, Н.И. Волковым, Н.Ж. Булгаковой и их учениками.

Комбинированная гипоксическая тренировка

Комбинированная гипоксическая тренировка стала одним из средств, позволяющих заменить тренировочный процесс в горах, который при его общем положительном действии имеет и ряд недостатков. Основными из них являются нарушения планового процесса подготовки, неизбежное снижение интенсивности нагрузок, отсутствие условий для совершенствования спортивной техники и тактики во многих видах спорта, сложность организации полноценного тренировочного процесса в горных условиях, сравнительно краткосрочный и неоднозначный эффект в разные сроки реадаптации по возвращении к условиям равнины.

Преимуществом ИГТ перед другими гипоксическими воздействиями является то, что, не нарушая процесса спортивной подготовки, ИГТ дополняет ее и приводит к более быстрому повышению аэробных и анаэробных возможностей организма и работоспособности спортсменов. Простота использования ИГТ, не требующей больших материальных затрат и проводящейся в любых условиях, в том числе и в местах спортивных сборов, делает этот метод адаптации к гипоксии особенно приемлемым в спорте.

Комбинированный метод базируется на адаптации организма к двум типам гипоксии: вызываемой снижением PO во вдыхаемом воздухе, и к выделенному нами типу гипоксии – к гипоксии нагрузки – обязательного компонента мышечной деятельности [5].

ИГТ, так же как и другие способы гипоксического воздействия, основывается на реакции организма на снижение РО реакции, зависящей как от силы, длительности воздействия гипоксического раздражителя, так и от пола, возраста, степени адаптированности организма к низкому РО , его генетически предопределенных индивидуальных особенностей.

Исследования в Киевском институте физкультуры

В Киевском институте физической культуры учениками А.З. Колчинской определялись эффективность комбинированного метода нормобарической гипоксической тренировки и изучались механизмы ее благотворного действия на организм спортсменов сборных команд страны по велоспорту на шоссе и треке, сборных команд Украины по гребле на байдарках и каноэ, по волейболу. Курс ИГТ проведен гребцам, пловцам, легкоатлеткам, теннисисткам [8].

Исследования, проведенные А.В. Баканычевым (1993) в естественных условиях работы спортсменов на гребном канале до и после курса ИГТ, показали следующее. После курса ИГТ общий объем выполненной работы возрос с 2360 до 2880 гребков, максимальный темп гребли повысился на 6% (р<0,05). После ИГТ сократилось время прохождения дистанции как по течению, так и против течения. ЧСС не возросла, уменьшилось потребление кислорода на дистанции. Улучшились показатели функциональной системы дыхания.

Сократилось время восстановления дыхательного и сердечного ритма. Кислородный долг достоверно снизился. Кроме того, улучшились спортивные результаты. На зимнем чемпионате Украины по гребле на байдарках и каноэ гребцы, проходившие ИГТ, заняли призовые места. Результаты исследований свидетельствовали об эффективности курса ИГТ, осуществляющегося в покое, в сочетании с плановым традиционным процессом спортивной тренировки.

Об эффективности курса ИГТ, проведенного на фоне спортивной тренировки гребцов-академистов высшей квалификации, сообщили также П.И. Радзиевский и М.В. Стаценко (1993) [8]. Если насыщение артериальной крови кислородом на 4-й ступени нагрузки, выполнявшейся на гребном эргометре, снижалось до 86±1,3%, то после ИГТ при таких же условиях – до 89±0,8% (р<0,05). ЧСС на каждой ступени нагрузки после курса ИГТ была ниже, чем до его прохождения (рис. 3).

После курса ИГТ ЧСС на последней ступени нагрузки снизилась со 179,4±1,4 до 175,0±1,8 уд/ мин. Важно отметить, что систолическое и пульсовое давление возросло на последней ступени нагрузки, ударный объем увеличился со 158±1,9 до 163±2,1 мл (р<0,05). Повысилась скорость доставки кислорода к тканям при максимальной нагрузке. Несмотря на более низкую ЧСС, минутный объём кровообращения (МОК) возрос благодаря увеличению систолического объёма. МПК достоверно увеличилось с 5645±263 до 6280±387 мл/мин (р<0,05).

На 6-й ступени теста содержание лактата достоверно снизилось с 12,5 до 7,3 ммоль/л (р<0,05). До ИГТ эта нагрузка была максимальной, после — субмаксимальной. После максимальной нагрузки на 7-й ступени лактат возрос с 8,8 до 12,2 ммоль/л. Анаэробный порог всех гребцов повысился: до ИГТ его наблюдали при 275 Вт, после — при 359 Вт. В оригинале авторы указывают прирост 83 Вт.

Результаты у велосипедистов-шоссейников

Комбинированный метод тренировки оказался эффективным и для велосипедистов-шоссейников. После трехнедельного курса ИГТ на фоне тренировочного процесса в предсоревновательном периоде велосипедисты сборной команды Украины лидировали на горных этапах гонки в Чехословакии.

Наиболее значимый результат трехнедельной ИГТ − увеличение содержания гемоглобина в крови на 4,9±0,3% – привел к достоверному (р<0,05) повышению кислородтранспортной функции крови, которое, в свою очередь, позволило выполнять нагрузки максимальной интенсивности при меньшей пульсовой стоимости работы (рис. 4). Динамика гемоглобина и лактата крови в курсе ИГТ аналогичны динамике тех же показателей, которые были зарегистрированы Н.В. Югай в 1985 году при обследовании спортсменов во время тренировочных сборов команды страны по велосипедному спорту.

В среднегорье наиболее острый период действия пониженного PO₂ приходился на 3-4-й день. В это время значительно увеличивались лактат и мочевина крови, снижалась концентрация гемоглобина. Авторы связывают эти изменения с ухудшением функционального состояния и развитием субкомпенсированной гипоксии. В более поздние сроки динамика этих показателей зависит от интенсивности и длительности тренировочных нагрузок.

Данные исследований показали, что после 14 сеансов ИГТ и второго микроцикла спортивной тренировки содержание гемоглобина в крови достоверно повышалось по сравнению с исходными показателями (р<0,05). Содержание лактата в крови снизилось на 6% по сравнению с исходными данными. У гребцов контрольной группы, не получивших курса ИГТ, такие тренировочные нагрузки, которые применяли во втором микроцикле, вызвали снижение содержания гемоглобина и повышение содержания лактата в крови.

Данные о работоспособности волейболисток

О влиянии ИГТ на функциональное состояние организма и на физическую работоспособность женщин-волейболисток высокой квалификации сообщила М.П. Закусило (1992). ИГТ проходили волейболистки высокой квалификации − КМС и спортсменки 1-го разряда [4]. У спортсменок, прошедших курс ИГТ, на фоне такой же, как в контрольной группе, спортивной тренировки увеличилась работоспособность, объем работы на последней ступени на велоэргометре возрос на 36%. Уменьшились функциональные затраты организма на работу: максимальный МОД был на 9% меньше, чем до курса ИГТ.

При выполнении нагрузки большей мощности у этих спортсменок ЧСС была на 6% меньше. Большая мощность максимальной нагрузки обеспечивалась возросшим на 18% уровнем МПК, который увеличился после курса ИГТ (рис. 5). Эти данные показали, что в результате ИГТ повысилась общая работоспособность и произошла экономизация функций дыхания и сердечно-сосудистой системы.

Влияние изменений гормонального статуса организма на функциональное состояние и работоспособность спортсменок подтвердили Л.Г. Шахлина и М.П. Закусило [11]. Они доказали, что тренировочный процесс должен базироваться на учете изменений гормонального статуса и состояния ФСД организма спортсменок на протяжении менструального цикла (МЦ). При этом был проведен детальный анализ состояния функциональной системы дыхания, кислородных режимов организма и работоспособности спортсменок в разные фазы МЦ. Установлено, что при выполнении предельных нагрузок на велоэргометре внешнее дыхание, кровообращение и кислородные режимы организма спортсменок более эффективны и экономичны в постовуляторной (IV) и постменструальной (II) фазах биологического цикла.

В менструальной (I) и предменструальной (V) фазах МЦ содержание гемоглобина в крови самое низкое, в динамике МЦ оно увеличивается начиная с III фазы МЦ.

Фазы менструального цикла и работоспособность

Согласно данным определения работоспособности волейболисток в разные фазы МЦ в постовуляторной и постменструальной (IV и II) фазах цикла специальная работоспособность спортсменок достоверно выше, она особенно возрастает после 24 дней ежедневной ИГТ и спортивной тренировки (рис. 6).

Таким образом, было доказано, что гормональный статус в различные фазы МЦ оказывает несомненное влияние на эффективность ИГТ, а проводимый в разные фазы МЦ курс ИГТ дает положительные результаты. Проведенные исследования позволили сделать важное в практическом отношении заключение: выводы об эффективности (либо неэффективности)

ИГТ могут быть необоснованными, если не учитывать изменения гормонального статуса женского организма на протяжении МЦ, анализ эффективности ИГТ должен опираться на сравнение работоспособности спортсменок в одинаковые фазы МЦ до и после ИГТ.

Н.И. Волков и его ученики в Российской государственной академии физической культуры (Москва) в период 1992−2005 годов изучали острые и кумулятивные эффекты сочетанного применения традиционных форм интер¬вальной работы, способствующие развитию аэробных и анаэ¬робных свойств организма, и нормобарической гипоксии, вызванной дыханием в замкнутом пространстве с регулируемым содержанием кислорода во вдыхаемом воздухе. Исследователи убедительно доказали, что гипоксическая тренировка позволяет потенцировать тренировочный эффект нагрузки и ускорять развитие адаптационных изменений, вызванных спортивной тренировкой в избранном виде упражнений [3].

В первых экспериментах Н.И. Волкова и сотрудников приняли участие спортсмены высокой квалификации (14 мужчин и 13 женщин). В лабораторных условиях эти спортсмены были подвергнуты испытаниям в серии стандартизированных тестов для установления индивидуальных различий максимума аэробной и анаэробной производительности. Кроме того, все спортсмены были обследованы при выполнении четырех вариантов интервальной работы:

1) 10 с максимальной мощностью через 1 мин отдыха;

Варианты интервальной нагрузки

2) 3−1 мин через 1 мин отдыха; 3) 30 с работы с критической мощностью через 30 с отдыха, 12−5 мин отдыха после работы с критической мощностью в нормоксических условиях;

4) при двух различных степенях искусственно вызванной гипоксической гипоксии (14−16% и 10−12% кислорода во вдыхаемом воздухе).

Последний из указанных вариантов интервальной работы был также использован в процессе экспериментальной тренировки на протяжении четырех недель. Тестирование работоспособности спортсменов было осуществлено перед началом тренировки и через 1, 2 и 4 недели после нее. Н.И. Волковым и его учениками было доказано, что выполнение вышеперечисленных вариантов работы в условиях умеренной и выраженной гипоксической гипоксии в значительной степени увеличивало анаэробные сдвиги при работе и вызывало определенные нарушения в процессах аэробного метаболизма в тканях.

Установлено также, что дополнительный гипоксический стимул при дыхании в замкнутом пространстве увеличивает общее гипоксическое воздействие в 1,5-2 раза по сравнению с воздействием гипоксии нагрузки. Максимальное потребление кислорода за неделю тренировки с помощью интервальной тренировки в гипоксических условиях у женщин повысилось на 9,1 мл/мин на 1 кг, у мужчин − на 4,4 мл/мин на 1 кг массы тела. Столь высокий прирост показателей аэробной мощности в обычных условиях достигается, как правило, за год напряженной тренировки.

Изменения анаэробной работоспособности

В то же время улучшение показателей анаэробной работоспособности за период экспериментальной тренировки было небольшим. Таким образом, был продемонстрирован благоприятный эффект комбинированного метода тренировки, который проявился в повышении аэробных возможностей и работоспособности, в экономизации дыхания и кровообращения.

Авторы также ссылаются на исследования дыхания гипероксической смесью. В них насыщение артериальной крови кислородом восстанавливалось быстрее, чем при дыхании атмосферным воздухом [2]. При дыхании гипероксической смесью восстановительный отдых может быть короче. Авторы сравнивают его с отдыхом при дыхании атмосферным воздухом. Характерно, что уровень насыщения артериальной крови кислородом возвращается к своему нормальному уровню после 60-90 с дыхания гипероксической смесью. В первые пять сеансов концентрацию кислорода подбирают по реакции обследуемого.

В описанном протоколе она должна вызывать гипоксию третьей, субкомпенсированной степени. При такой степени тканевая гипоксия только начинает проявляться. Её повреждающее действие на клетку и клеточные структуры ещё невелико. По мнению авторов, уже возможно стимулирующее действие на тканевые механизмы компенсации. Ускоряется синтез дыхательных ферментов и ферментов биосинтеза строительных белков.

Организм человека испытывает воздействие периодической гипоксии и гипероксии и, таким образом, увеличивает свои компенсаторные возможности. В результате увеличивается способность накапливать большее количество кислорода, более экономно его расходовать.

Индивидуальный подбор режима

Для каждого пациента режим ИГТ подбирают индивидуально. Важно определить ту концентрацию кислорода во вдыхаемом воздухе, при которой в организме начнут действовать механизмы адаптации к гипоксии. Режим ИГТ определяют по нескольким параметрам. Это содержание кислорода в смеси, длительность гипоксического дыхания в каждой серии и нормоксических интервалов. Важны также число серий за сеанс и число сеансов в курсе. Выбор оптимальных режимов ИГТ – одна из главных задач при проведении курсов ИГТ. Эти режимы и длительность курса ИГТ во многом зависят от пола, возраста, степени тренированности, от состояния здоровья, нозологии, индивидуальной реакции организма на снижение PO .

Для определения чувствительности спортсменов к гипоксии в начале и в конце курса ИГТ проводился гипоксический тест. Тест решает три задачи. Он определяет чувствительность к гипоксии и помогает выбрать начальное содержание кислорода в смеси. Повторный тест позволяет оценить эффект курса ИГТ. По результатам теста проводят курс гипокситерапии. При повышении чувствительности к гипоксии следует отказаться от проведения курса гипокситерапии.

Авторы считают ИГТ эффективной заменой тренировкам в горах. По их оценке, адаптация к низкому РО во вдыхаемом воздухе требует меньше времени. Для неё используют более простые и доступные средства. По оценке авторов, ИГТ в соревновательный период повышает аэробную и анаэробную производительность. В сочетании с традиционной тренировкой она способствует общей и специальной работоспособности, улучшению спортивных результатов. Курс ИГТ может служить эффективным средством реабилитации после соревнований. Наконец, ИГТ может быть применена как метод подготовки к соревнованиям в горных условиях.

Аппаратура для гипоксических воздействий

В описываемой методике используют аппарат «Гипоксикатор». Он получает из окружающего воздуха гипоксические смеси с 9–19% кислорода и гипероксические — до 38% [1, 4, 5]. Наличие в аппарате пульсоксиметра дает возможность определения частоты сердечных сокращений и насыщения артериальной крови кислородом [5, 7]. Эта функция прибора с успехом используется для оценки и контроля состояния организма пациентов.

Интервальной гипоксической тренировке – эффективному методу восстановительной медицины безлекарственной коррекции гипоксических состояний принадлежит не только настоящее, но и будущее. Обоснованием этому служат полученные в ходе многолетних научных исследований результаты.

1. ИГТ является эффективным заменителем тренировок в горах.

2. ИГТ позволяет адаптироваться к низкому РО во вдыхаемом воздухе в течение более короткого периода времени и более простыми и доступными средствами.

3. Курс ИГТ, проведенный в соревновательный период, способствует повышению аэробной и анаэробной производительности, а в сочетании с традиционной спортивной тренировкой – общей и специальной работоспособности.

4. Курс ИГТ улучшает спортивные результаты.

Таблицы и иллюстрации оригинала

Краткие результаты приведены в начале страницы. Полные наборы показателей, исследовательские протоколы и графики доступны в исходном PDF.

Иллюстрация зависимости спортивных рекордов: PDF, страница 2

Выводы автора и библиография: PDF, страница 8

Технология и применение

Нормобарическая процедура и пребывание в горах различаются условиями воздействия. Эти принципы разобраны в разделе гипоксические тренировки и IHHT. О сценариях для спортивного центра читайте на странице применение OXYTERRA в спорте.

Литература